4.1 电磁振荡（含实验视频） 课件 2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

4.1 　电磁振荡 电视广播接收的是电磁波，要产生持续的电波，需要持续变化的电流。怎样才能产这样的电流呢? Teaching Analysis 教学分析 要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成 的电路实现。 Teaching Analysis 教学分析 把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。 先把开关置于电源一侧，为电容器充电;稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显器显示的电压波形。 观察振荡电路中电压的波形 E C S L Teaching Analysis 教学分析 视频：观察振荡电路中电压的波形 Teaching Analysis 教学分析 大小和方向都做周期性迅速变化的电流 ——是最简单的振荡电路 C S L 1.振荡电流 ： 2.振荡电路： 能够产生振荡电流的电路 3.LC振荡电路： 由线圈L和电容器C组成的电路 （LC回路） Teaching Analysis 教学分析 6 a.电容器充电结束，两极板上的电荷最多。 b.电容器开始放电，回路中电流从0开始逐渐增到最大。两极板电荷量从最大减为0。 c.自感线圈给电容器反向充电结束，回路中电流从最大减为0，两极板电荷量从0变回最大。 e.自感线圈给电容器反向充电，于是整个电路回到最开始状态。 d.电容开始反向放电 Teaching Analysis 教学分析 振荡电路电流的周期性变化 Teaching Analysis 教学分析 8 开始时，电容器充好电，极板上电荷q最多，极板间电压U、场强E和电场能均最大；电路中的电流i、磁感应强度B和磁场能均为0. 放电过程（1→2）：由于线圈的自感作用，放电电流不能立即达到最大值，而由零逐渐增大，q、U、E、电场能↓，B、磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化. 放电完毕：q、U、E、电场能均为0，i、B、磁场能均为最大值。见图（2） 反向充电过程（2→3）：放电完毕的瞬间，由于自感作用，电流不能立即减少为零，而要保持原方向继续流动，并逐渐减少，同时对电容器反向充电，q、U、E、电场能↑，B、磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化。 充电完毕：q、U、E、电场能均为最大，i、B、磁场能均为0。见图（3） （3）→（4）：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化，叫反向放电过程。 （4）：磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反）。 （4）→（5）：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫正向充电过程。 （5）与（1）是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。 振荡电路电荷量的周期性变化 Teaching Analysis 教学分析 9 开始时，电容器充好电，极板上电荷q最多，极板间电压U、场强E和电场能均最大；电路中的电流i、磁感应强度B和磁场能均为0. 放电过程（1→2）：由于线圈的自感作用，放电电流不能立即达到最大值，而由零逐渐增大，q、U、E、电场能↓，B、磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化. 放电完毕：q、U、E、电场能均为0，i、B、磁场能均为最大值。见图（2） 反向充电过程（2→3）：放电完毕的瞬间，由于自感作用，电流不能立即减少为零，而要保持原方向继续流动，并逐渐减少，同时对电容器反向充电，q、U、E、电场能↑，B、磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化。 充电完毕：q、U、E、电场能均为最大，i、B、磁场能均为0。见图（3） （3）→（4）：电场能↓，磁场能↑，电路中电流i↑，电路中电场能向磁场能转化，叫反向放电过程。 （4）：磁场能达到最大，电场能为零，回路中电流达到最大（方向与原方向相反）。 （4）→（5）：电场能↑，磁场能↓，电路中电流i↓，电路中电场能向磁场能转化，叫正向充电过程。 （5）与（1）是重合的，从而振荡电路完成了一个周期。 在振荡电路产生振荡电流的过程中,电路中的电流、电容器极板上的电荷量,以及电容器里的电场强度、线圈里的磁感应强度都在发生周期性的变化,这种现象就是电磁振荡。 Teaching Analysis 教学分析 E电 线圈中ｉ 1.两种过程: 放电： 磁场能 电场能 充电： 磁场能 电场能 电容器两端电压u 电容器间的场强E 线圈中的磁场 磁感应强度B 线圈中的磁场 磁感应强度B 电容器两端电压u 电容器间的场强E 电容器带电量ｑ 线圈中ｉ 电容器带电量ｑ E磁 E磁 E电 两类物理量 电磁振荡中的能量变化 Teaching Analysis 教学分析 1. 无阻尼振荡： 2. 阻尼振荡： 3. 等幅振荡： i t o i